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Universidade Federal Fluminense
Departamento de Geologia e Geofísica/Lagemar
Curso de Graduação em Geofísica
MONIQUE CRISTINA DE SÁ CHAVES
RELAÇÃO DA AMPLITUDE E ECOCARÁTER SÍSMICOS COM O ESTOQUE DE
CARBONO EM UMA BAÍA SUBPOLAR (BAÍA DO ALMIRANTADO, ILHA REI
GEORGE, ARQUIPÉLAGO DAS SHETLANDS DO SUL, ANTÁRTICA MARÍTIMA)
Niterói
2017
ii
MONIQUE CRISTINA DE SÁ CHAVES
RELAÇÃO DA AMPLITUDE E ECOCARÁTER SÍSMICOS COM O ESTOQUE DE
CARBONO EM UMA BAÍA SUBPOLAR (BAÍA DO ALMIRANTADO, ILHA REI
GEORGE, ARQUIPÉLAGO DAS SHETLANDS DO SUL, ANTÁRTICA MARÍTIMA)
Projeto Final II apresentado à Universidade
Federal Fluminense como requisito parcial para a
obtenção do grau Bacharel em Geofísica
Orientador: Humberto Marotta Ribeiro
Co-orientador: Arthur Ayres Neto
Niterói
2017
iii
iv
MONIQUE CRISTINA DE SÁ CHAVES
RELAÇÃO DA AMPLITUDE E ECOCARÁTER SÍSMICOS COM O ESTOQUE DE
CARBONO EM UMA BAÍA SUBPOLAR (BAÍA DO ALMIRANTADO, ILHA REI
GEORGE, ARQUIPÉLAGO DAS SHETLANDS DO SUL, ANTÁRTICA MARÍTIMA)
Projeto Final II apresentado à Universidade
Federal Fluminense como requisito parcial para a
obtenção do grau Bacharel em Geofísica
Aprovado em: ___/___/____
Prof. Dr. Humberto Marotta (Orientador) - UFF
Prof. Dr. Arthur Ayres Neto (Co-Orientador) – UFF
Prof. Dr. José Antônio B. Neto – UFF
Prof. Dr. Rodrigo Coutinho Abuchacra - UERJ
v
Agradecimentos
À minha família, pais, irmã, avós, tios e primos, que foram essenciais para que
obtivesse sucesso durante esses anos de graduação. Obrigado a todo apoio financeiro e
emocional ao longo desses anos, a toda dedicação e esforço para que eu pudesse ter uma
formação de qualidade. Vocês são a razão de eu ter conseguido chegar até aqui.
Ao meu namorado e amor da minha vida, Vinicius, que sempre me incentivou e me deu
força nos momentos que pensei em desistir ou estava triste por alguma nota baixa. E
principalmente, muito obrigada por ter me apoiado quando decidi fazer o intercâmbio e ter
compreendido que era um passo muito importante para meu crescimento pessoal e
profissional. Eu te amo!
Aos amigos que a UFF me presenteou, a turma de 2012.1 que sempre levarei no meu
coração, desde o dia do trote até os últimos encontros nos corredores. Em especial, quero
agradecer à Camila Lima, Carolina Ferreira, Clara Porto, Danielle Lopes, Eloíse Policarpo,
Esthephany Oliveira, Laisa Aguiar, Louise Aguiar e Maíra Cordeiro, que foram meus braços
de apoio nessa jornada. Obrigada por todos os momentos de risadas, conselhos, gordices,
papos cabeça sobre o futuro, resumos, listas, estudo em conjunto, ajuda no TCC, aventuras
nos campos e tudo o mais. Muito obrigada por sempre acreditarem em mim e me fazerem
sentir que sou especial. Sentirei uma saudade inexplicável do nosso dia a dia, eu amo vocês!
Agradeço à D. Marlene e a todas as minhas parceiras de república por toda a paciência e
amizade que construímos durante esses anos. Muitas entraram e saíram, mas todas são
especiais e lembrarei sempre com muito carinho de vocês. D. Marlene, eu não tenho palavras
para agradecer a tudo que a senhora fez por mim durante esses anos, praticamente sendo
minha mãe durante a semana. Nunca me esquecerei da senhora, muito obrigada!
Agradeço também os meus orientadores, Humberto Marotta e Arthur Ayres Neto, que
foram os incentivadores para que este projeto fosse adiante, criando todas as oportunidades de
aprendizado e experiências possíveis. Com certeza guardarei tudo que aprendi durante esses
pouco mais de três anos de pesquisa para sempre. Agradeço especialmente à FAPERJ pelos
dois anos de financiamento da pesquisa, à PROANTAR, INCT, CRIOSFERA e a Prof ª.
Rosemary Vieira que foram fundamentais na coleta e análise de dados e testemunhos,
fornecendo toda a estrutura necessária para tal, e ao Prof º. Christian Sanders da Southern
Cross University da Austrália, pelo suporte das análises químicas. E também a todos os
alunos que me ajudaram imensamente nas atividades de laboratório, treinamentos e tudo o
mais. Sou imensamente grata a vocês.
Por fim, agradeço a todos que não foram citados aqui, mas que tiveram alguma parcela
de culpa por eu estar encerrando este ciclo tão importante na minha vida. Toda ajuda, mesmo
que mínima, foi essencial para que de agora em diante eu possa dar início a essa nova fase.
Muito obrigada.
vi
Renda-se, como eu me rendi. Mergulhe no que você não conhece como eu mergulhei. Não se
preocupe em entender, viver ultrapassa qualquer entendimento.
Clarisse Lispector
vii
RESUMO
O ciclo do carbono em regiões subpolares vem sendo alvo de estudos nos últimos anos, visto
que este tem o poder de reter o calor, um potencial aquecimento nessas regiões pode ocorrer
em um futuro próximo, afetando todo o ecossistema presente. Paralelamente, ferramentas
geofísicas vêm sendo utilizadas para auxiliar de forma rápida e prática nesses estudos, onde
parâmetros acústicos se relacionam ao estoque de carbono orgânico. Neste sentido,
levantamentos sísmicos ao longo de toda a Antártica, obtidos através de expedições,
acumularam dados de extrema importância que possibilitam correlacionar padrões de reflexão
com características do sedimento do fundo marinho, através da impedância acústica e
ecocaráteres, viabilizando a caracterização do fundo através de mapas mais quantitativos e
confiáveis. O objetivo deste estudo é avaliar a aplicação da utilização de ferramentas
acústicas na determinação do teor de COT em sedimentos marinhos de altas latitudes em uma
baía subpolar da Antártica Marítima (Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Arquipélago das
Shetlands do Sul). Através da aplicação do método sísmico, foi possível mapear o fundo
marinho das Ilhas Shetlands do sul, e separá-las em cinco regiões distintas através da
identificação de ecocaráteres; e a partir das amplitudes sísmicas, um mapa da Baía do
Almirantado foi gerado para estimar os valores de COT da região através da aplicação do
modelo descrito por Ayres Neto et al (2016).
Palavras chave: Estoque de Carbono Orgânico. Amplitude Sísmica. Ecocaráteres. Baía do
Almirantado.
viii
ABSTRACT
The carbon cycle in subpolar regions has been the subject of studies in recent years, since it
has the power to retain heat, a potential warming in these regions may occur in the near
future, affecting the entire ecosystem. In parallel, geophysical tools have been used to help in
a fast and practical way in these studies, where acoustic parameters are related to the organic
carbon burial. Seismic surveys throughout Antarctic continent, obtained by expeditions, have
accumulated very important data that is possible correlate reflection patterns with seabed
sediment characteristics, through acoustic impedance and echocharacters,
enabling the characterization of the seabed through more quantitative and reliable maps. The
objective of this study is to determine the organic carbon (C) burial in the sediments through
the correlation of seismic amplitude and total organic carbon (TOC) analysis in three cores
from Admiralty Bay (South Shetlands Islands, Maritime Antarctic). Applying the seismic
method, it was possible to map the seabed of the southern Shetland Islands, and separate them
into five distinct regions by identifying echocharacters; and from the seismic amplitudes, a
map of the Admiralty Bay was generated to estimate the TOC values of the region through the
application of the model described by Ayres Neto et al (2016).
Key words: Organic Carbon Burial. Seismic Amplitude. Echocharacter. Admiralty Bay.
ix
ÍNDICE DE FIGURAS E TABELAS
Figura 1: Área de estudo destacando a Ilha de Rei George (painel menor inferior à direita), a Baía do
Almirantado e a localização dos testemunhos (painel maior à
esquerda).......................................................................................................................................16
Figura 2: Temperaturas médias mensais na EACF entre 1986 e 2013
(CPTEC/INPE)..........................................................................................................................16
Figura 3: Contexto tectônico das Ilhas Shetlands do Sul. (1) Ilha Clarence; (2) Ilha Elefante;
(3) Ilha Rei George; (4) Ilha Nelson; (5) Ilha Robert; (6) Ilha Greenwich; (7) Ilha Livingston;
(8) Ilha Snow; (9) Ilha Smith; (10) Ilha Low e (11) Ilha Deception (Lawver et al., 1996)......18
Figura 4: Esquema representativo dos ambientes glacio-marinhos: divisões e processos.
(Conceição, 2009 modificado de Aquino,
1992)......................................................................199
Figura 5: Vista panorâmica de uma geleira na Baía do Almirantado, Antártica (Magrani,
2011).........................................................................................................................................19
Figura 6: Esquema representativo dos raios incidente, refletido e refratado sobre uma interface
e a impedância acústica das camadas (Modificado de Reynolds, 2011)..................................21
Figura 7: Propagação das ondas de corpo: (A) Onda P e (B) Onda S (Kearey et al., 2009)....23
Figura 8: Constantes elásticas: (A) Módulo de Young; (B): Módulo de compressão; (C):
Módulo de rigidez e Módulo axial (Kearey et al.,
2009).........................................................................................................................................24
x
Figura 9: Mapeamento dos horizontes do fundo no software Kingdom para posterior estudo
das amplitudes (Magrani, 2011)................................................................................................25
Figura 10: Gráfico da concentração de COT a partir das análises geoquímicas vs COT a partir
da amplitude sísmica (Ayres Neto et al., 2016) .......................................................................27
Figura 11: Princípio de Huygens (Reynolds, 2011) ................................................................. 28
Figura 12: Atenuação progressiva de um pulso ao longo do tempo (Kearey et al., 2009
baseado em Anstey, 1997)........................................................................................................28
Figura 13: Perfis sísmicos dos cinco ecocaráteres encontrados na área de estudo ........................... 34
Figura 14: Ecocaráteres das Ilhas Shetlands do Sul, com a Baía do Almirantado em detalhe
com a localização dos testemunhos (Eco I: vermelho; Eco II: verde; Eco III: amarelo; Eco IV:
azul escuro; Eco V: azul piscina; CF1 20m: branco; CF3 30m: laranja; CF1 60m: azul claro e
Alm 33: rosa)............................................................................................................................35
Figura 15: Distribuição do teor de COT (%) da Baía do Almirantado estimado através das
amplitudes sísmicas com a localização dos testemunhos em
detalhe.......................................................................................................................................36
Figura 16: Representação gráfica dos teores de COT (%) ao longo de cada testemunho, dentro
da resolução de 25
cm..............................................................................................................................................37
Tabela 1: Valores de COT (%) observados nas análises geoquímicas em cada
testemunho................................................................................................................................37
xi
LISTA DE SIGLAS
C = carbono
COT = carbono orgânico total
CO = carbono orgânico
Ma = milhões de anos
SGY = formato padrão de dados sísmicos
EACF = Estação Brasileira Comandante Ferraz
xii
Sumário
RESUMO .............................................................................................................................. VII
ABSTRACT ......................................................................................................................... VIII
ÍNDICE DE FIGURAS E TABELAS................................................................................... IX
LISTA DE SIGLAS ................................................................................................................ XI
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 12
2. OBJETIVO GERAL ...................................................................................................... 14
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 14
3. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................... 15
3.1. ÁREA E DELINEAMENTO DE ESTUDO ............................................................. 15
3.2. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ................................................................ 17
3.3. AMBIENTES GLACIO-MARINHOS ...................................................................... 18
3.4. SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO ........................................................................ 21
3.4.2 Velocidade sísmica ............................................................................................. 23
3.4.3. Amplitude Sísmica ............................................................................................. 25
3.4.4. Atenuação da Amplitude .................................................................................... 27
3.5. ECOCARÁTERES .................................................................................................... 29
3.6. CARBONO ORGÂNICO TOTAL (COT) ................................................................ 30
3.7. MÉTODOS ANALÍTICOS ....................................................................................... 31
4. RESULTADOS ............................................................................................................... 33
5. DISCUSSÃO ................................................................................................................... 38
6. CONCLUSÃO ................................................................................................................ 40
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 41
12
1. Introdução
A caracterização geoacústica de sedimentos marinhos vem sendo alvo de estudos nos
últimos anos (ex. Bartholomä, 2006; Cruz et al., 2013; Mendonça et al., 2013; Wölfl et al.,
2014; Daniell et al., 2015; Ayres Neto et al., 2016). As propriedades físicas desses
sedimentos, especialmente relacionadas à sua massa e porosidade, têm sido amplamente
utilizadas como úteis indicadores da composição química, da microestrutura, e até mesmo das
condições ambientais prévias e atuais (Kim et al, 2001). Dispositivos hidroacústicos incluindo
sonar, batimetria e sísmica permitem, por sua vez, mapeamentos mais detalhados do fundo
marinho (ex. Magorrian et al., 1995; Kostylev et al., 2001; Wölfl et al., 2014), além de
representarem alternativas mais rápidas e de menor custo em comparação às pouco eficientes
técnicas convencionais, baseadas na amostragem de testemunhos. Dentre os atributos
acústicos destacam-se a velocidade da onda P (Vp), a densidade (ρ) ou o produto de ambos
denominado impedância acústica (Z) .
A ciclagem de carbono nos oceanos é um componente chave de regulação do clima do
planeta (Randerson et al., 2015), pois compostos voláteis deste elemento apresentam a
propriedade de reter calor na atmosfera e de contribuir para o aumento da temperatura da
biosfera (Solomon et al., 2010). Evidências prévias têm confirmado o papel da ciclagem
metabólica entre as vias de apreensão e liberação de gases de C, a partir da síntese e
degradação de matéria orgânica respectivamente, para determinar os estoques de C nos
sedimentos do fundo dos oceanos (Burdige, 2005). Em escala global, os mares costeiros
podem apresentar uma intensa fixação de C, tanto pela produção primária aquática (Duarte &
Agusti, 1998; Isla et al., 2002; Mcleod et al., 2011) quanto pelos elevados aportes de matéria
orgânica terrestre (Schubert & Calvert, 2001; Syvitski et al., 2005) podendo constituir
importantes sumidouros de C (Xuegang et al., 2008). As águas costeiras apresentam
processos biogeoquímicos dentre os mais intensos da biosfera, representando 80% de C
depositado nos oceanos (Gattuso et al., 1998), e recebendo por ano cerca de 0,4 Gt de carbono
orgânico terrestre pelas descargas fluviais (Hedges et al., 1997).
Em latitudes subpolares, as águas da Antártica Marítima podem apresentar altas taxas
de produtividade primária durante os meses mais quentes do verão (Varela et al., 2002),
enquanto as baixas temperaturas anuais podem contribuir para tornar também elevadas, as
taxas de acumulação de C nos sedimentos (Isla et al., 2002). Ecossistemas aquáticos costeiros
13
na Antártica Marítima entre o arquipélago das Shetlands do Sul e o continente antártico
abrangem extensas baías e estreitos, os quais recebem importantes aportes de sedimentos
terrígenos carreados pelo movimento das geleiras e por sua água de degelo (Assine & Vesely,
2008). O clima subpolar dessa área é relativamente mais quente e úmido em comparação ao
tipicamente polar da porção continental (Bremer et al., 2004),o que também contribui para
tornar as águas costeiras mais turvas devido à intensificação do degelo durante o verão austral
(Yoon et al., 2010). Ao longo das últimas décadas, as maiores flutuações nas médias anuais
de temperatura do hemisfério Sul tem sido observadas em áreas do oceano Austral que
incluem a Antártica Marítima (Meredith et al., 2010).
As elevadas taxas de acumulação orgânica (Isla et al., 2002) associadas ao processo de
aumento de temperatura próximo ao ponto de descongelamento da água a 0º (Jonsell et al.,
2012) tornam, portanto, os estoques de C acumulado nos sedimentos aquáticos subpolares
especialmente sensíveis ao aquecimento (Wadham et al., 2012). Além disso, o relevo e a
profundidade são importantes fatores direcionadores da sedimentação e da subsequente
acumulação de C nessas águas costeiras (Isla et al., 2004). As sucessões demarcadas por
variações no caráter acústico e nas correlações regionais podem indicar alterações na
sedimentação glaciomarinha (Solli et al., 2006).
As informações obtidas por meio de técnicas isoladas podem não descrever
adequadamente as características sedimentares de um determinado local (Ayres Neto, 1998),
Por sua vez, a correlação entre os atributos acústicos e os parâmetros de composição ou
estrutura do sedimento, comumente obtidos por testemunhos, se tornam relevantes para
obtenção de modelagens e caracterizações mais confiáveis do fundo marinho (Buckingham,
2004). Essa integração entre ferramentas geoacústicas e testemunhos sedimentares pode ser
especialmente relevante às extrapolações espaciais de processos biogeoquímicos em camadas
subsuperficiais dos ecossistemas aquáticos, onde há pouca atenuação do sinal e
consequentemente perda de amplitudes pouco significativas (Mendonça et al., 2013).
Evidências prévias têm indicado a relação entre os parâmetros sísmicos no sedimento e o
conteúdo orgânico nos sedimentos de fundo dos ecossistemas aquáticos, tais como em
latitudes tropicais (Ayres Neto, 2016; Wölfl et al., 2014; Cruz et al., 2013).
14
2. Objetivo Geral
Avaliar a aplicação da utilização de ferramentas acústicas na determinação do teor de
COT em sedimentos marinhos de altas latitudes em uma baía subpolar da Antártica Marítima
(Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Arquipélago das Shetlands do Sul), através do
modelo descrito por Ayres Neto et al (2016).
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
I. Elaborar uma figura de distribuição de teor de C orgânico no sedimento de
fundo da Baía do Almirantado;
II. Elaborar uma figura dos ecocaráteres identificados na área de estudo e seu
entorno;
III. Determinar a correlação entre amplitude sísmica e as concentrações de COT em
quatro testemunhos sedimentares subsuperficiais.
15
3. Materiais e Métodos
3.1. ÁREA E DELINEAMENTO DE ESTUDO
A área de estudo foi a Baía do Almirantado (Ilha Rei George, Arquipélago das
Shetlands do Sul, Antártica Marítima) e suas adjacências no Estreito de Bransfield (Figura 1).
O delineamento foi baseado na análise de quatro testemunhos coletados na Baía do
Almirantado, bem como na interpretação de 74 linhas sísmicas coletadas tanto nessa baía
quanto no entorno do Arquipélago das Shetlands do Sul, no sentido de se detectar uma maior
variedade de ecocaráteres presentes e na obtenção das amplitudes sísmicas para aplicar o
modelo de Ayres Neto et al (2016) e estimar os teores de COT na região . Três testemunhos
sedimentares (CF1 20m, CF3 30m e CF1 60m) em torno de 25 cm de profundidade foram
coletados em três pontos distintos na enseada Martel da Baía do Almirantado, entre 20 e 60m
da Estação Brasileira de Pesquisa Antártica Comandante Ferraz (EACF) (62º05’S e
58º23’W), e outro testemunho sedimentar (ALM 33) em torno de 2,60 m coletado mais ao
centro da enseada de Martel.
O Arquipélago das Shetlands do Sul apresenta 62 ilhas, dentre as quais a maior é a Rei
George, abrangendo uma área de 1.150 km2
delimitada pelas latitudes 62º 54’S / 62 15’S e
longitudes 57º 36’W e 59° 00’W a uma distância de 120 km da Península Antártica. A Baía
do Almirantado (Figura 2), por sua vez, está localizada na parte central da Ilha Rei George,
sendo considerada uma Área Antártica Especialmente Gerenciada (AAGE) estudada há mais
de 30 anos pelo Brasil e Polônia, principalmente (Gheller, 2014), com cerca de 362 km2, que
é dividida entre setores cobertos ou não por gelo permanente (Silva, 2008). É um fiorde
alongado com cerca de 16 km de comprimento e 6 km de largura na porção mais estreita, com
um sistema ramificado de baías com paredes íngremes do centro da baía em direção a costa
(Santos, 2015). As temperaturas médias do ar mensais registradas na EACF entre 1986 e 2013
apresentam uma diferença significativa entre os meses de janeiro e julho (Figura 2).
16
Figura 2: Temperaturas médias mensais na EACF entre 1986 e 2013 (CPTEC/INPE)
Figura1: Área de estudo destacando a Ilha de Rei George (painel menor inferior à direita), a Baía do Almirantado e a
localização dos testemunhos (painel maior à esquerda)
17
3.2. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
A Península Antártica tem sido o local de subducção da litosfera oceânica do Pacífico
por no mínimo 150 Ma e provavelmente muito antes da abertura do Gondwana. Sua geologia
onshore é composta de um arco magmático e produtos relacionados ao vulcanismo e
sedimentos deformados e metamorfizados de uma série de prismas acrecionários (Barker &
Camerlenghi, 2002). A atividade de subducção na Fossa das Shetlands do Sul, ao longo da
Península Antártica, resultou numa bacia de retroarco com geometria bastante organizada e
eixo de espalhamento paralelo à zona de subducção, tendo sua formação culminado na
separação entre as Ilhas Shetlands do Sul e a Península Antártica (Zaldívar et al., 2006). A
formação do arquipélago é o resultado da atividade magmática gerada pelo processo de
subducção entre as placas Phoenix/Drake-Antárctida (Figura 3) durante o Meso-Cenozóico.
No final do Terciário, o arquipélago passou por um processo extensional regional, tendo
originado o Estreito de Bransfield (Smellie et al., 1984; Cande et al., 2000), que é uma bacia
marginal formada por rifteamento dentro de um arco vulcânico continental (Lawver et al.,
1996).
O núcleo axial da Ilha Rei George é composto por rochas, provavelmente, do Jurássico
Superior e intrusões plutônicas Andinas. A ilha é dividida em um conjunto de blocos de
falhas; onde o sistema principal de falhas é paralelo ao comprimento da ilha, com falhas
complementares ao longo do comprimento da Baía do Almirantado (Barton, 1964). Rei
George é delimitada ao norte pela Passagem de Drake e ao sul é separada da Península
Antártica pelo Estreito de Bransfield (Birkenmajer, 1980). A grande calota de gelo que cobre
a parte central da ilha tem a forma de uma crista que se estende quase que paralelamente ao
longo do litoral norte. Cúpulas de gelo de mais de 300 metros de altura se estendem para o
sul, a partir da calota de gelo, ao longo da porção leste e oeste da Baía do Almirantado
(Barton, 1964).
Apesar da extensa cobertura de gelo, as várias rochas expostas ao longo da costa da
Baía do Almirantado permitem uma boa visualização geral da estrutura geológica da ilha. A
falha Ezcurra, que corta a baía, divide a ilha ao norte com domínio Mesozoico e ao sul com
domínio Terciário (Birkenmajer, 1980). Almirantado é a maior baía adjacente à Ilha Rei
George, sendo submetida à intensa influência glacial sobre sua morfologia do tipo fiorde e
ocorrência de depósitos de morainas (Santos et al., 2007).
18
Figura 4: Contexto tectônico das Ilhas Shetlands do Sul. (1) Ilha Clarence; (2) Ilha Elefante; (3) Ilha
Rei George; (4) Ilha Nelson; (5) Ilha Robert; (6) Ilha Greenwich; (7) Ilha Livingston; (8) Ilha Snow;
(9) Ilha Smith; (10) Ilha Low e (11) Ilha Deception (Lawver et al., 1996)
3.3. AMBIENTES GLACIO-MARINHOS
A Baía do Almirantado é um típico ambiente glacio-marinho, cujas principais fontes de
sedimentos são as geleiras, os quais alcançam suas águas diretamente pelo arraste glacial ou
por correntes de degelo (Assine & Vesely, 2003). Em ambientes glaciais (Figura 4), o gelo e a
água de degelo são os principais meios de transporte, erosão e deposição de sedimentos. Os
ambientes glacio-marinhos são divididos em relação a sua posição perante a geleira em:
subglacial, proglacial proximal e proglacial distal. O subglacial está relacionado a processos
ligados diretamente a dinâmica da geleira; o proglacial proximal envolve processos que
sofrem influência da margem da geleira; e o proglacial distal está vinculado a processos
marinhos (Assine & Vesely, 2008).
19
Figura 4: Esquema representativo dos ambientes glacio-marinhos: divisões e processos. (Conceição,
2009 modificado de Aquino, 1992)
As geleiras (Figura 5) constituem massas de gelo formadas por acumulação de neve a
partir da compactação e recristalização dos flocos, além de fatores como baixa temperatura,
alta taxa de precipitação e baixa taxa de evaporação (Reineck & Singh, 1975). Com elevado
poder erosivo, as geleiras desempenham papel importante na escultura do relevo nos
ambientes glaciais (Assine & Vesely, 2008).
Figura 5: Vista panorâmica de uma geleira na Baía do Almirantado, Antártica (Magrani, 2011)
20
Um processo muito importante nesses ambientes é a chuva de detritos (rain-out), que
ocorre quando a água de degelo, incorporada com sedimentos, é expulsa da geleira e adentra
os corpos d’água. A parte mais fina se manifesta na forma de plumas e se mantém em
suspensão na água (Conceição, 2009). Além disso, a deposição de água de degelo via
correntes subaquosas demanda fluxos de alta energia, e por isso deposita o material mais
grosso na forma de lobos. Os leques podem conter taludes muito íngremes, causado pela alta
taxa de acumulação sedimentar e a granulometria maior do sedimento, mesmo quando a
deposição é totalmente subaquosa (L∅nne, 1995).
Outro componente importante nesses ambientes são as correntes de gelo, de movimento
relativamente rápido, constituem um fator significativo para a camada de gelo da Antártica.
Essas correntes são responsáveis pela maioria do gelo e descarga de sedimentos dentro do
manto de gelo e suas margens. Fora dessas correntes, esse movimento e transporte de
sedimentos são mais lentos. A maior parte do aporte sedimentar para a plataforma externa e
talude superior ocorreu durante o período de glaciação (Solli et al., 2007).
A sedimentação em ambientes glacio-marinhos depende da distância com relação à
margem da geleira. Assim, os sedimentos podem se depositar através das geleiras,
transportados por icebergs ou remobilizados por correntes de acordo com os processos que
estejam atuando no corpo d’água (Assine & Vesely, 2008). As morainas (ou morenas) são
depósitos formados pela ação direta das geleiras, podendo ser classificas como terminais,
laterais e meridianas, dependendo da posição que ocupa em relação à geleira (Reineck &
Singh, 1975). As morainas terminais são formadas pelo acúmulo de detritos nas margens
estacionárias de geleiras durante o degelo. Com o recuo da geleira, formam-se cristas que
registram o limite máximo atingido pelas últimas fases de avanço glacial. Já as laterais e
medianas são formas alongadas típicas de geleiras de vale. As laterais formam-se pelo
acúmulo de detritos junto às paredes dos vales, e as medianas desenvolvem-se ao longo da
confluência entre duas ou mais geleiras de vale através da junção de suas morainas laterais
(Assine & Vesely, 2003). As morainas são constituídas, geralmente, por sedimentos clásticos,
grossos e mal selecionados. Isso devido às geleiras erodirem por abrasão ou por remoção de
blocos (plucking) (Boulton, 1979), o que faz com que as partículas transportadas pelo gelo
tenham alta imaturidade textural e mineralógica (Assine & Vesely, 2008).
21
3.4. SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO
O método sísmico é uma técnica geofísica importante para a investigação da superfície
e subsuperfície do fundo marinho devido a sua alta precisão, alta resolução e ótima penetração
(Telford et al., 1990). Neste sentido, as ondas acústicas são um meio prático para coletar
informações através de vibrações mecânicas que se propagam com facilidade na água, o que
compensa a atenuação das ondas eletromagnéticas nos oceanos neste aspecto (Lurton, 2002).
A sísmica de alta resolução é um método geofísico baseado na emissão dessas ondas, que
sofrem reflexão e refração na interface entre meios com propriedades elásticas distintas
(Figura 6). Logo, o sinal é refletido quando se depara com um contraste de impedâncias
acústicas, que é definido como sendo o produto da velocidade (V) pela densidade (ρ). Parte da
energia que não sofre reflexão é transmitida para o meio seguinte (Magrani, 2011).
Figura 6: Esquema representativo dos raios incidente, refletido e refratado sobre uma interface e a
impedância acústica das camadas (Modificado de Reynolds, 2011)
O coeficiente de reflexão (R) é a propriedade que define a quantidade de energia
refletida. Esse coeficiente é calculado a partir da razão entre amplitude da onda refletida e
a amplitude da onda incidente (Eq. 1).
( )
22
Por sua vez, a mudança na velocidade de propagação da onda é devido às propriedades
físicas de cada camada. A amplitude desses pulsos dependerá do ângulo de incidência e dos
contrastes de impedância acústica de cada camada. Quanto mais rígido for o sedimento, mais
elevado será o valor da impedância acústica; e quanto menor for o contraste de impedância,
mais energia será transmitida para o meio seguinte (Kearey et al., 2009). Esse contraste
determina o espalhamento da energia sísmica em reflexão ou refração de ondas elásticas
(Martins, 2001).
A escolha da fonte sísmica, que podem ser de baixa frequência e maior penetração ou
alta frequência e menor penetração, depende do objetivo de cada estudo. A sísmica de alta
resolução é composta por fontes que possuem altas frequências e pequenos comprimentos de
onda, o que resulta em pouca penetração, porém com maior detalhamento em subsuperfície
(Telford et al., 1990). O tempo decorrido entre a saída das ondas da fonte e chegada é usado
para determinar a disposição estrutural das camadas em subsuperfície (Reynolds, 2011).
O objetivo da exploração sísmica é deduzir informações sobre a rocha, especialmente
dos tempos de chegada observados e das variações de amplitude, frequência, fase e forma da
onda (Telford et al., 1990), tornando possível mapear as estruturas em subsuperfície,
identificar os diferentes tipos de fundo através da definição de ecocaráteres e estudar a
distribuição sedimentar no fundo marinho.
3.4.1. Ondas sísmicas
As ondas sísmicas, que consistem em pequenos pacotes de energia de deformação
elástica se propagam a partir de qualquer fonte sísmica com velocidades determinadas a partir
dos módulos elásticos e densidade dos meios por onde passa (Reynolds, 2011). As ondas se
dividem em ondas de corpo e ondas de superfície. Dois tipos de ondas de corpo podem se
propagar em um meio elástico. As ondas P (Figura 7A), também chamadas de longitudinais
ou ondas de compressão, são as mais importantes na sísmica de exploração. As partículas dos
materiais oscilam em torno de um ponto fixo na direção da propagação da onda por
compressão ou dilatação. A outra onda de corpo são as ondas S (Figura 7B), transversais ou
ondas cisalhantes. O movimento das partículas ocorre na direção transversal à direção de
propagação da onda através da tensão de cisalhamento (Reynolds, 2011).
23
Figura 7: Propagação das ondas de corpo: (A) Onda P e (B) Onda S (Kearey et al., 2009)
3.4.2 Velocidade sísmica
A velocidade de propagação das ondas acústicas é definida em função de suas
constantes elásticas, como o módulo de compressão (K), módulo de rigidez (µ), módulo de
Young (E) e módulo axial (Ψ) (Ayres Neto, 2000) (Figura 8). Essas constantes variam de
acordo com a tensão aplicada num corpo, que irá sofrer uma deformação, definida como a
razão entre a variação da forma ou do volume com relação ao original (Reynolds, 2011).
24
Figura 8: Constantes elásticas: (A) Módulo de Young; (B): Módulo de compressão; (C): Módulo de
rigidez e Módulo axial (Kearey et al., 2009)
Nesse sentido, os módulos elásticos, densidades e consequentemente as velocidades
sísmicas variam de acordo com a composição, textura, porosidade e tipo de fluido presente
em cada rocha. As velocidades de ondas compressionais e de cisalhamento, Vp e Vs, são
importantes por conterem informações sobre as camadas de rochas com respeito ao tempo de
propagação da onda em profundidade, o tipo de litologia e a natureza dos fluidos intersticiais
(Kearey et al.,2009). A velocidade das ondas compressionais (Eq. 2), ou longitudinais é
definida como:
√
( )
Onde ρ = densidade do meio
25
3.4.3. Amplitude Sísmica
As amplitudes sísmicas oriundas do sinal que retorna das ondas acústicas são funções
das impedâncias acústicas, que dependem das propriedades elásticas das rochas. A amplitude
do sinal que é refletido é função de diversos fatores complexos, por isso uma forma
simplificada através das equações de Zoeppritz deu origem a uma relação entre o coeficiente
de reflexão e as impedâncias das interfaces (Eq. 3) (Kearey et al., 2009).
( )
( ) ( )
onde e são as impedâncias acústicas da primeira e segunda camada
A delimitação em alta resolução dos refletores do fundo objetivando obter as amplitudes
desse sinal de retorno será construída a partir do software Kingdom (Figura 9).
Figura 9: Mapeamento dos horizontes do fundo no software Kingdom para posterior estudo das
amplitudes (Magrani, 2011)
A interpretação geológica a partir de amplitudes sísmicas, em geral, possui dois
objetivos principais: identificar a geometria de estruturas que possam conter acumulações de
hidrocarbonetos e correlacioná-las com diferentes tipos de litologia ou sedimentos de fundo
(Magrani, 2011).
26
O estudo realizado por Prskalo (2004) analisa a relação entre as amplitudes sísmicas,
velocidades e litologia na interpretação geológica de dados sísmicos. A conclusão do estudo
foi que através da análise de velocidade e amplitude sísmica é possível coletar informações
úteis sobre a litologia da rocha e a saturação de fluidos, o que implica no reconhecimento de
novos campos de hidrocarbonetos, como a descoberta de vários campos de gás no Norte do
Mar Adriático.
O estudo de Ayres Neto et al (2016) explora a relação entre matéria orgânica
sedimentar e resposta acústica de sedimentos marinhos em subsuperfície (resolução de 25
cm), na fronteira ocidental do sistema de ressurgência de Cabo Frio no sudeste do Brasil.
Além do levantamento sísmico de alta resolução onde os picos de amplitude foram mapeados,
foram feitas várias amostragens de testemunhos em diferentes tipos de ecocaráters observados
no dado sísmico. Os testemunhos foram perfilados para se obter parâmetros como Vp e
densidade e foram feitas análises para determinar a concentração de COT. A partir desses
dados, foram mapeadas as correlações entre COT e algumas propriedades físicas, como a
impedância acústica, a velocidade da onda P (Vp), o conteúdo de água e o tamanho médio dos
grãos. Para confirmar essas relações foi feito um gráfico de COT determinado em laboratório
e o COT predito pela amplitude sísmica (Figura 10), onde se obteve uma elevada correlação.
27
Figura 10: Gráfico da concentração de COT a partir das análises geoquímicas vs COT a partir da
amplitude sísmica (Ayres Neto et al., 2016)
3.4.4. Atenuação da Amplitude
Os dois principais efeitos associados à atenuação da amplitude sísmica é o
espalhamento esférico e o coeficiente de absorção. Segundo o Princípio de Huygens (Figura
11), quando um pulso se propaga através de um meio homogêneo, a energia original que saiu
da fonte, se distribui de forma esférica, a frente de onda, com um raio que se expande com o
tempo. Cada ponto dessa frente de onda se comporta como uma nova fonte, que juntas vão se
transformar em uma nova frente de onda e assim sucessivamente, definido como
espalhamento esférico (Reynolds, 2011). Sendo r o raio percorrido ao longo da trajetória, a
energia contida nele decai em função de r-2
e a amplitude da onda decai em r-1
(Kearey et al.,
2009).
28
Figura 12: Princípio de Huygens (Reynolds 2011)
Outra causa de atenuação da energia é devido ao terreno não ser perfeitamente elástico.
A energia é absorvida pelo meio gradualmente ao longo da trajetória do raio (Figura 11) em
função das perdas internas causadas pela fricção dos materiais em subsuperfície, até que toda
energia desapareça. O coeficiente de absorção é definido como a fração da energia perdida ao
longo de uma distância equivalente a um comprimento de onda completo (Kearey et al.,
2009). As frequências mais altas sofrem maiores atenuações do que as frequências mais
baixas devido às altas velocidades serem absorvidas por causa do efeito de compactação dos
sedimentos. Por isso, a resolução vertical, que é uma medida da capacidade para reconhecer
refletores individuais pouco espaçados, diminui em função da profundidade (Kearey et al.,
2009).
Figura 13: Atenuação progressiva de um pulso ao longo do tempo (Kearey et al., 2009 baseado em
Anstey, 1997)
29
3.5. ECOCARÁTERES
A interação entre o pulso de energia emitido pela fonte acústica de alta resolução e o
fundo do mar gera um conjunto de características físicas do eco refletido, as quais são
denominadas de ecocaráteres ou ecofácies. O retorno do eco é produzido pelo contraste de
impedância acústica entre os meios, que está intimamente ligado ao tipo de sedimento
(granulometria, compactação, etc.), as camadas em subsuperfície (espessura das camadas,
coeficiente de reflexão, reflexões internas, etc.) e a morfologia do fundo (variações laterais,
extensão das camadas, etc.) (Junior et al., 2009).
Estudos mostram que ecogramas contínuos gravados em alta frequência (3.5 – 12 kHz)
fornecem uma valiosa ferramenta para o estudo de processos de sedimentação da superfície e
subsuperfície do fundo marinho. Ao construir um mapa de ecocaráteres, muitas vezes é
possível determinar os tipos e influências regionais dos vários processos de sedimentação,
como correntes de turbidez, correntes de contorno, fluxo de detritos e etc (Damuth, 1980).
Portanto, a correlação entre os padrões apresentados pelos dados geofísicos e a distribuição
sedimentar permite selecionar padrões sonográficos e ecocaráteres sísmicos que apresentam
sedimentos e processos sedimentares de características semelhantes (Damuth, 1980; Ayres
Neto, 2000).
A análise de ecocaráteres é importante para a caracterização e mapeamento acústico do
fundo marinho. A combinação dos ecocaráteres e sonogramas permite a interpretação dos
processos sedimentares atuantes no ambiente (Magrani, 2011). Logo, diferentes tipos de
ecocaráteres e de padrões sonográficos podem ser definidos de acordo com seus padrões de
reflexão e os mesmos serem correlacionados com o tamanho e a textura dos sedimentos de
fundo (Junior et al., 2009).
No estudo realizado por Magrani (2011) foram adquiridos dados sísmicos de alta
resolução e testemunhos na região do Estreito de Bransfield, Baías do Almirantado e Maxwell
e Ilha Rei George. As amostras foram perfiladas para obter os valores de Vp, densidade e
impedância ao longo dos testemunhos. Além disso, foi feita a análise sedimentológica de cada
amostra. Como resultado, foi observado que a região situada a SW da área de estudo
respondeu com maiores amplitudes sísmicas em função de sua maior impedância. Foram
também identificados cinco tipos de ecocaráteres, possibilitando a criação de um mapa de
distribuição sedimentar baseado nos ecocaráteres da área.
30
3.6. CARBONO ORGÂNICO TOTAL (COT)
Na natureza, o carbono pode ser de origem orgânica ou inorgânica. O carbono orgânico,
por sua vez, se divide em carbono orgânico detrital e carbono orgânico particulado da biota
(COP-biota), que em conjunto formam o carbono orgânico total (COT). Por outro lado, o
carbono inorgânico, no ambiente aquático pode ocorrer de três formas: carbono inorgânico
“livre” (CO2+H2CO3), íons bicarbonato (HCO) e carbonato (CO3), onde todas estas estão
relacionadas ao ph do meio. A soma das três formas de carbono inorgânico presentes neste
tipo de ambiente é chamada carbono inorgânico total (Esteves, 1998).
A presença natural do C orgânico ocorre a partir da produção primária de biomassa
sintetizada pelos organismos. Nos solos e sedimentos, se apresenta uma variedade desse tipo
de carbono que vão desde elementos recém-depositados, como folhas e micro-organismos a
carcaças de animais. (Rheinheimer et al., 2007). Já o C inorgânico representa os estoques de
C em compostos que por vezes são mediados por seres vivos, como as carapaças de calcáreos,
entretanto sua produção é feita através de reações físico-químicas (Esteves, 1998). O estoque
de carbono orgânico tende a ser maior em sistemas menores e mais produtivos (Kastowski et
al., 2011), e sua preservação depende diretamente de fatores como oxigênio, fonte de
sedimentos, tempo de exposição e temperatura (Sobek et al., 2009; Gudasz et al., 2010, 2012;
Cardoso et al., 2014).
A quantificação do teor de COT depende da forma controlada de destruição da matéria
orgânica nos sedimentos, podendo ser feita quimicamente por meio da oxidação química,
através do processo de acidificação, onde os carbonatos e bicarbonatos são eliminados e CO2
é liberado, ou através de temperaturas elevadas (entre 450ºC e 600ºC). O objetivo é
quantificar o dióxido de carbono liberado e medir a fração de COT de acordo com a presença
de carbonatos inorgânicos (Mota, 2012). Portanto, o teor de COT é determinado pela
diferença entre os teores de carbono inorgânico medidos e o carbono total; e pode ser
classificado como: muito baixo (até 0,5%), baixo (0,5-1,0%), médio (1,0-3,0%) e alto
(>3,0%) (Tissot & Welte, 1984). Além disso, o carbono orgânico tem um efeito profundo nas
propriedades físicas do sedimento, o qual podem se aderir a grãos finos, como argila,
aumentando assim a capacidade de absorção de água do material. Portanto, a correlação entre
COT e o tamanho médio dos grãos é positiva e inversamente proporcional, onde o COT é
31
maior quando o tamanho do grão diminui. Uma correlação positiva também é observada entre
COT e o conteúdo de água (Cruz et al., 2013).
3.7. MÉTODOS ANALÍTICOS
Testemunhos de sedimento de fundo foram coletados para determinar: o estoque de C,
análise físico-química do sedimento e o mapeamento geofísico da área.
3.7.1) Os testemunhos próximos a EACF foram coletados pelo pesquisador Isaac Santos em
três profundidades (20 m, 30 m e 60 m) na margem da Baía do Almirantado. Após a coleta, os
testemunhos foram fatiados em intervalos de um centímetro e as fatias armazenadas em placas
Petri seladas e mantidas em freezer durante todo o processo. A secagem foi procedida em
estufa a 50 oC até alcançar peso constante, enquanto a pesagem em balança com precisão de
0,0001. Já o testemunho ALM 33 foi coletado durante a Operantar 32, em 2013. A
amostragem foi feita em intervalos de um centímetro até o primeiro metro e em intervalos três
centímetros até o final, armazenadas em tubos falcon e mantidas em freezer. A pesagem
também foi feita em balança de precisão com quatro casas decimais e logo em seguida foram
colocadas para secar no liofilizador. O conteúdo de C orgânico foi determinado por meio de
um analisador CHN em amostras previamente maceradas, depositadas em cápsulas de
estanho, e outra parte em cápsula de prata e submetidas à descarbonatação com HCl a 15%
para retirar o carbonato presente como descrito por (Schumarcher, 2002). O conteúdo de água
será determinado a partir da diferença entre o peso úmido e seco. O estoque será determinado
a partir da concentração de carbono orgânico por peso úmido. As análises aconteceram no
Centre for Coastal Biogeochemistry, School of Environmental Science and Management na
Southern Cross University, Australia.
3.7.2) A caracterização do fundo foi feita através da análise e interpretação de 74 linhas
sísmicas da Baía do Almirantado e seu entorno, adquiridas pelo projeto Identificação de
mudanças ambientais e climáticas mediante registros sedimentares e biogeoquímicos na Ilhas
Shetlands do Sul, Antártica, durante as Operantar 32 e 33, em 2013 e 2014 respectivamente.
Os dados sísmicos coletados em campo através do equipamento EM 302 foram baseados em
32
baixa frequência de geração de som devido à interação não-linear na coluna de água de dois
feixes de som de alta intensidade em frequências mais altas. O sinal resultante tem uma
largura de banda relativamente elevada (~ 80%), o perfil de feixe estreito (perto dos sinais de
alta frequência transmitidos) e não os lóbulos laterais. Todas essas características resultam em
uma alta resolução espacial nos perfis de sedimento. O feixe estreito também resulta em
menores níveis de reverberação e, portanto, maior a penetração. Para a visualização desses
dados utilizou-se o software Kingdom, um programa de interpretação sísmica que permite
trabalhar com dados em formato SGY. Este também permite a determinação de atributos
sísmicos como amplitude. Finalizada a interpretação sísmica, utilizou-se o MicroStation, um
software para modelagem, arquitetura, engenharia, construção e operação de todos os tipos de
infraestrutura, fornecendo interação com modelos 3D e desenhos e mapas 2D; onde será feito
o mapa dos ecocarácteres obtidos através da interpretação sísmica. Posteriormente, um mapa
de COT foi feito através de dados de amplitude sísmica no software Surfer, a partir da
aplicação do modelo descrito no artigo de Ayres Neto et al (2016), para ao final ser
comparado com os resultados das análises químicas realizadas em laboratório.
33
4. RESULTADOS
4.4. ANÁLISE GEOFÍSICA
4.1.2. Ecocárateres
Foram identificados cinco tipos de ecocaráteres ao longo das Ilhas Shetlands do Sul,
incluindo a Baía do Almirantado (Figura 13), a fim de construir uma figura da distribuição de
ecocaráteres da região. O Eco I se caracteriza por um tipo de fundo bem definido, pouco
reflexivo e com estratificações bem delineadas. Já o Eco II, é definido por um fundo pouco
reflexivo e bastante difuso sem refletores subsuperficiais. O Eco III por sua vez é do tipo
hiperbólico, evidenciando um fundo com morfologia bastante irregular. O Eco IV se
assemelha bastante ao Eco II, diferenciando-se principalmente pela intensidade da reflexão
(mais forte). O Eco V caracteriza-se por um fundo marinho pouco reflexivo, bem definido
com refletores subsuperficiais lateralmente descontínuos.
34
ECO DESCRIÇÃO (EXEMPLO)
I
Ecocaráter do tipo estratificado
II
Ecocaráter do tipo difuso, pouco
reflexivo, sem refletores subsuperficiais
III
Ecocaráter do tipo hiperbólico
IV
Ecocaráter do tipo difuso, muito
reflexivo, sem refletores subsuperficiais
V
Ecocaráter do tipo pouco reflexivo com
refletores subsuperficiais descontínuos
Figura 13: Perfis sísmicos dos cinco ecocaráteres encontrados na área de estudo
A partir da classificação e caracterização de cada ecocaráter, o mapa de toda a área do
arquipélago (Figura 14) permite uma visualização completa da distribuição de cada eco ao
longo da margem continental das Ilhas Shetland do Sul, incluindo a área de estudo (Baía do
Almirantado), assim como a localização dos testemunhos analisados.
35
Figura 14: Ecocaráteres do Arquipélago das Shetlands do Sul (painel menor superior) com a área de
estudo em detalhe (painel maior inferior) com a localização dos testemunhos (Eco I: vermelho; Eco II:
verde; Eco III: amarelo; Eco IV: azul escuro; Eco V: azul piscina; CF1 20m: branco; CF3 30m:
laranja; CF1 60m: azul claro e Alm 33: rosa)
4.1.3. Estoque de carbono estimado através da amplitude sísmica
A partir da interpretação sísmica e o mapeamento do fundo utilizando o software
Kingdom e o modelo descrito por Ayres Neto et al (2016), um mapa de COT (%) estimado a
partir das amplitudes sísmicas da Baía do Almirantado (Figura 15) foi criado utilizando o
software Surfer, onde pode-se observar no detalhe a Enseada de Martel, onde os testemunhos
foram coletados.
36
Figura 15: Distribuição do teor de COT (%) da Baía do Almirantado estimado através das amplitudes
sísmicas com a localização dos testemunhos em detalhe
4.5. Estoque de carbono observado através de análise geoquímica
Como descrito na seção 3.7.1, nas análises geoquímicas dos testemunhos foram
observados os seguintes valores médios de concentração de COT:
37
Tabela 1: Valores de COT (%) observados nas análises geoquímicas em cada testemunho e
seus respectivos desvios padrões
Testemunho Valor Médio COT Observado (%) Desvio Padrão (%)
CF1 20m 8,0 1,0
CF3 30m 4,3 0,5
CF1 60m 8,3 0,9
ALM 33 0,4 0,2
Média Geral: 5,2 0,6
Nos testemunhos CF1 20m e CF1 60m, os teores de COT observados foram em média
8,0%. Já no testemunho CF3 30m, esses valores caem pela metade, 4,3%, e no ALM 33 a
média é de 0,4%. Com relação ao desvio padrão, podemos considerar que o desvio é
baixo, o que significa que os valores médios observados não divergem de maneira
considerável ao longo de cada testemunho (Figura 16).
Figura 26: Teores de COT (%) ao longo de até 25 cm de profundidade de cada testemunho
0
5
10
15
20
25
30
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Pro
fun
did
ade
(cm
)
COT (%)
COT x Profundidade
CF1 20m
CF3 30m
CF1 60m
Alm 33
38
5. DISCUSSÃO
As concentrações de COT estimadas a partir do método das amplitudes sísmicas
geraram um padrão relativamente homogêneo em toda a malha de levantamento. De acordo
com a classificação de Tissot & Welte (1984), os teores de carbono orgânico tanto estimados
quanto observados podem ser considerados elevados, uma vez que alcançaram valores acima
de 3,0%, com exceção do testemunho ALM 33, onde o teor médio encontrado foi menor que
1%. Apesar desta classificação geral, e do desvio padrão ser baixo ao longo de cada
testemunho, os valores absolutos das concentrações de COT observadas nos testemunhos CF1
20, CF3 30 e CF1 60 foram muito elevados quando comparados aos valores encontrados em
estudos anteriores nos solos do interior Baía do Almirantado (Teixeira et al., 2010; Francelino
et al., 2011; Gheller, 2014), onde a média de carbono orgânico está entre 0,3-0,7%; exceto o
ALM 33 em que foram observados teores de 0,4% de COT. Esses altos teores de COT (>6%)
nos testemunhos coletados no fundo da baía à margem da EACF, são, muito provavelmente,
devido a grande atividade de algas e outros organismos que habitam essa região. Portanto, nos
quatro testemunhos os valores de COT observados e os estimados pela amplitude sísmica são
bastante contrastantes, o que evidencia uma alta variabilidade espacial intraecossistêmica.
Já com relação aos ecocaráteres, (Figura 14), os quatro testemunhos se encontram
no Eco II, o qual representa um ambiente com sedimentação do tipo silte arenosa, com
aproximadamente 35% de conteúdo de areia, que se localiza predominantemente nas
regiões mais rasas da margem continental das Ilhas Shetlands do Sul (Magrani, 2011).
Este mesmo tipo de ecofácie, caracterizado pela baixa reflexão, foi observado na Bacia de
Vitória (Espírito Santo, Brasil) através da aplicação de métodos acústicos, onde também
evidenciou um ambiente composto por sedimentos finos (Junior et al., 2009). É importante
destacar que a geomorfologia do fundo marinho está associada às variações nos processos
de sedimentação, ou seja, a forma do transporte e retrabalhamento do sedimento (onde nos
ambientes glacio-marinhos se dá através do movimento das geleiras e água de degelo), as
áreas fontes e a variação das densidades dos pacotes sedimentares (Ramalho, 2016). Isto
permite dizer, que em um local onde o tipo de sedimento é majoritariamente o mesmo,
podem ocorrer diferentes tipos de ecocaráteres, como por exemplo na Baía de Port Foster,
(Ilha Deception, Antártica) (Ramalho, 2016).
Entretanto, como podem ser observados na Figura 15, os testemunhos CF1 20m, CF3
30m e CF1 60m se localizam fora da área de cobertura do mapa, o que impede a correlação
39
dos teores de COT estimados através da amplitude sísmica com os observados pelas
análises geoquímicas. Já os teores de COT observados no testemunho ALM 33, localizado
dentro da malha do mapa, foi cerca de 10 vezes mais baixo do que os valores estimados a
partir do modelo de Ayres Neto et al (2016) construído nos mares costeiros tropicais,
revelando grande discrepância entre esses dados observados e estimados. Portanto, pode-se
inferir que não há influência do tipo de ecocaráter, no estoque de carbono orgânico da área
de estudo, visto que os valores de COT dos quatro testemunhos coletados no mesmo
ecocaráter divergem entre si.
Portanto, pode-se observar que houve uma superestimativa do modelo aplicado, pois
os valores de COT estimados não possuem correlação com os valores de COT observados,
diferentemente dos resultados obtido por Ayres Neto et al (2016), o que nos leva a afirmar
que o modelo deve ser ajustado.
40
6. CONCLUSÃO
Neste trabalho, o método sísmico foi utilizado para mapear o fundo marinho das Ilhas
Shetlands do sul, permitindo separá-las em cinco regiões distintas através da identificação
dos ecocaráteres, que reflete diretamente no tipo de sedimentação, propriedades das
camadas e morfologia do ambiente. Além disso, foi gerado um mapa da Baía do
Almirantado utilizando as amplitudes sísmicas, que está relacionada com a impedância
acústica entre as camadas, para estimar os valores de COT da região através da aplicação
do modelo descrito por Ayres Neto et al (2016). Entretanto, foi possível comparar os
resultados de apenas um testemunho dentre os quatro utilizados neste estudo, onde os
valores de COT observados e estimados foram extremamente discrepantes.
Conclui-se, portanto, que houve uma superestimativa do modelo aplicado neste estudo,
e por isso, deve ser ajustado e calibrado para ambientes glacio-marinhos a fim de se obter
uma correlação confiável e coerente entre o COT estimado pela amplitude sísmica e o
COT observado nos testemunhos.
41
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